隧道施工测量.ppt

第十二章第十二章 隧道施工测量隧道施工测量12-1 12-1 隧道施工的特点及施工测量的任务和内容隧道施工的特点及施工测量的任务和内容12-2 12-2 隧道贯通误差隧道贯通误差 12-3 12-3 隧道洞外控制测量隧道洞外控制测量12-4 12-4 进洞关系计算和进洞测量进洞关系计算和进洞测量12-5 12-5 隧道洞内控制测量隧道洞内控制测量12-6 12-6 隧道施工中线测设隧道施工中线测设112-1 12-1 隧道施工的特点及隧道施工的特点及施工测量的任务和内容施工测量的任务和内容 为了保证工期，常利用增加开挖面的方为了保证工期，常利用增加开挖面的方法，将整个隧道分成若干段同时施工；法，将整个隧道分成若干段同时施工；一、隧道施工的特点一、隧道施工的特点 开挖顺着中线不断地向洞内延伸，衬砌和开挖顺着中线不断地向洞内延伸，衬砌和洞内建筑物（避车洞、排水沟、电缆槽等）洞内建筑物（避车洞、排水沟、电缆槽等）的施工紧跟其后，不等贯通，隧道内的大的施工紧跟其后，不等贯通，隧道内的大部分建筑物已经建成；部分建筑物已经建成；2增加开挖面的主要方法有：设置平行导坑或在增加开挖面的主要方法有：设置平行导坑或在隧道中部设置横洞、斜井或竖井。隧道中部设置横洞、斜井或竖井。3二、隧道施工测量的主要任务二、隧道施工测量的主要任务保证洞内各项建筑物以规定的精度按照保证洞内各项建筑物以规定的精度按照设计位置修建，不得侵入建筑限界。设计位置修建，不得侵入建筑限界。保证相向开挖的工作面，按照规定的精保证相向开挖的工作面，按照规定的精度在预定位置贯通；度在预定位置贯通；两个开挖面相向开挖，在预定位置挖通称两个开挖面相向开挖，在预定位置挖通称为为贯通贯通。贯通后，由两端分别引进的线路。贯通后，由两端分别引进的线路中线，应按设计规定的精度正确衔接。中线，应按设计规定的精度正确衔接。41.洞外总体控制洞外总体控制 作为指导隧道施工的测量工作，在隧道开作为指导隧道施工的测量工作，在隧道开挖前一般要建立具有必要精度的、独立的挖前一般要建立具有必要精度的、独立的隧道隧道洞外施工控制网洞外施工控制网，作为引测进洞的依，作为引测进洞的依据；据；对于较短的隧道，可不必单独建立洞外施对于较短的隧道，可不必单独建立洞外施工控制网，而以经隧道施工复测、调整后工控制网，而以经隧道施工复测、调整后并确认的洞外线路中线控制桩为引测进洞并确认的洞外线路中线控制桩为引测进洞的依据。的依据。三、隧道施工测量的特点三、隧道施工测量的特点52.2.洞内分级控制洞内分级控制 洞内控制点洞内控制点控制控制正式中线点正式中线点（正式中线点正式中线点是是洞内衬砌和洞内建筑物施工放样的依据）洞内衬砌和洞内建筑物施工放样的依据），正式中线点正式中线点控制控制临时中线点临时中线点；临时中线点临时中线点控制控制掘进方向掘进方向。洞内高程控制与平面相仿，洞内高程控制与平面相仿，临时水准点临时水准点控制控制开挖面的高低，开挖面的高低，正式水准点控制正式水准点控制洞内洞内衬砌和洞内建筑物的高程位置。衬砌和洞内建筑物的高程位置。6对于采用全断面开挖法开挖的隧道，其测量过程对于采用全断面开挖法开挖的隧道，其测量过程与先挖导坑后扩大成型开挖的隧道基本一样，不与先挖导坑后扩大成型开挖的隧道基本一样，不同的是对同的是对临时中线点、临时水准点临时中线点、临时水准点的测设精度要的测设精度要求较高，或者是直接测设正式中线点、正式水准求较高，或者是直接测设正式中线点、正式水准点。点。3.3.开挖方法影响测量方式开挖方法影响测量方式 先导坑后扩大成型法先导坑后扩大成型法对隧道的位置还有一定的纠对隧道的位置还有一定的纠正余地，隧道施工测量可先粗后精；正余地，隧道施工测量可先粗后精；全断面开挖法一次成型全断面开挖法一次成型，隧道施工测量必须一次，隧道施工测量必须一次到位。到位。7894.4.隧道施工的特殊环境对控制点布设提出特隧道施工的特殊环境对控制点布设提出特殊要求殊要求 隧道贯通前，洞内平面控制测量只能采用隧道贯通前，洞内平面控制测量只能采用支导线的形式支导线的形式，测量，测量误差误差随着开挖的延伸随着开挖的延伸而而积累积累。洞外控制网和洞内施工控制测量。洞外控制网和洞内施工控制测量应保证必要的精度。应保证必要的精度。控制点应设置在不易被破坏的位置处。控制点应设置在不易被破坏的位置处。10四、隧道施工测量的主要内容四、隧道施工测量的主要内容 洞外平面控制测量；洞外平面控制测量；洞外高程控制测量；洞外高程控制测量；洞内平面控制测量；洞内平面控制测量；洞内高程控制测量；洞内高程控制测量；进洞测量；进洞测量；洞内中线测设；洞内中线测设；贯通误差调整；贯通误差调整；竣工测量。竣工测量。1112-2 12-2 隧道贯通误差隧道贯通误差 一、贯通误差及其对隧道贯通的影响一、贯通误差及其对隧道贯通的影响 相向开挖的两条施工中线上，具有贯通相向开挖的两条施工中线上，具有贯通面里程的中线点不重合，两点连线的空间线面里程的中线点不重合，两点连线的空间线段称为段称为贯通误差贯通误差。实际的贯通误差实际的贯通误差只有在贯通后才只有在贯通后才能确定！能确定！贯贯通通面面121.贯通误差的分类贯通误差的分类贯通误差在水平面上的正射投影称为贯通误差在水平面上的正射投影称为平面平面贯通误差；贯通误差；在铅垂面上的正射投影称为在铅垂面上的正射投影称为高程贯通误差高程贯通误差，简称简称高程误差高程误差。贯贯通通面面13平面贯通误差在水平面内可分解为两个分量：平面贯通误差在水平面内可分解为两个分量：与贯通面平行的分量，称为与贯通面平行的分量，称为横向贯通误差横向贯通误差，简称横向误差；简称横向误差；与贯通面垂直的分量，称为与贯通面垂直的分量，称为纵向贯通误差纵向贯通误差，简称纵向误差。简称纵向误差。贯贯通通面面142.贯通误差对隧道贯通的影响贯通误差对隧道贯通的影响高程误差高程误差主要影响线路坡度。主要影响线路坡度。纵向误差纵向误差影响隧道中线的长度和线路的设影响隧道中线的长度和线路的设计坡度。计坡度。横向误差横向误差影响线路方向，如果超过一定的影响线路方向，如果超过一定的范围，就会引起隧道几何形状的改变，甚范围，就会引起隧道几何形状的改变，甚至造成侵入建筑限界而迫使大段衬砌拆除至造成侵入建筑限界而迫使大段衬砌拆除重建，既给工程造成重大经济损失又延误重建，既给工程造成重大经济损失又延误了工期。因此，必须对横向误差加以限制。了工期。因此，必须对横向误差加以限制。153.3.横向误差和高程误差的限差横向误差和高程误差的限差两开挖洞口间两开挖洞口间长度（长度（kmkm）4 44 4 8 88 8 10101010 13131313 17171717 2020横向贯通误差横向贯通误差（mmmm）100100150150200200300300400400500500高程贯通误差高程贯通误差（mmmm）5050164.影响贯通误差的主要因素及其分解影响贯通误差的主要因素及其分解由于洞外控制测量、洞内外联系测量、洞内控由于洞外控制测量、洞内外联系测量、洞内控制测量和洞内中线放样等项误差的共同影响。制测量和洞内中线放样等项误差的共同影响。一般将洞外平面控制测量的误差做为影响隧道一般将洞外平面控制测量的误差做为影响隧道横向贯通误差的一个独立的因素，将两相向开横向贯通误差的一个独立的因素，将两相向开挖的洞内导线测量的误差各为一个独立的因素，挖的洞内导线测量的误差各为一个独立的因素，按照按照等影响原则等影响原则确定相应的横向贯通误差。确定相应的横向贯通误差。高程控制测量中，洞内、洞外高程测量的误差高程控制测量中，洞内、洞外高程测量的误差对高程贯通误差的影响，按对高程贯通误差的影响，按相等原则分配相等原则分配。175.5.控制测量对贯通精度影响的限值控制测量对贯通精度影响的限值测量部位测量部位横横 向向 中中 误误 差差 （mmmm）高高 程程中中误误差差mmmm相相 邻邻 两两 开开 挖挖 洞洞 口口 间间 长长 度（度（kmkm）4 44848810810101310131317131717201720洞洞 外外30304545606090901201201501501818洞洞 内内4040606080801201201601602002001717洞外、洞内洞外、洞内总影响总影响5050757510010015015020020025025025251812-3 12-3 隧道洞外控制测量隧道洞外控制测量直线隧道长度大于直线隧道长度大于1000m，曲线隧道长度大，曲线隧道长度大于于 500 m，均应根据横向贯通精度要求进行，均应根据横向贯通精度要求进行隧道平面控制测量设计。隧道平面控制测量设计。两相邻开挖洞口（包括横洞口、斜井口）两相邻开挖洞口（包括横洞口、斜井口）高程，路线长度大于高程，路线长度大于5000m，应根据高程贯应根据高程贯通精度要求进行隧道高程控制测量设计。通精度要求进行隧道高程控制测量设计。19一、洞外平面控制测量一、洞外平面控制测量对于对于直线隧道直线隧道，洞外平面控制测量的目的主要是，洞外平面控制测量的目的主要是获取两端洞口较为精确的点的平面位置和引测进获取两端洞口较为精确的点的平面位置和引测进洞的方向；洞的方向；对于对于曲线隧道曲线隧道，洞外平面控制测量除具有与直线隧，洞外平面控制测量除具有与直线隧道相同的目的外，还在于间接求算隧道所在曲线的道相同的目的外，还在于间接求算隧道所在曲线的转向角及两端洞口控制桩与交点的相对位置，进而转向角及两端洞口控制桩与交点的相对位置，进而按设计选配的圆曲线半径和缓和曲线长按设计选配的圆曲线半径和缓和曲线长重新确定隧重新确定隧道中线的位置道中线的位置。201.1.中线法中线法 中线法一般只能用于短于中线法一般只能用于短于1000 m1000 m的直线隧的直线隧道和短于道和短于500 m500 m的曲线隧道的洞外平面控制。的曲线隧道的洞外平面控制。建立洞外平面控制的常用的方法有：中线法、建立洞外平面控制的常用的方法有：中线法、精密导线法、三角网和精密导线法、三角网和GPSGPS网等。网等。先将洞内线路中线点的平面位置测设于地先将洞内线路中线点的平面位置测设于地面，经检核确认该段中线与两端相邻线路中面，经检核确认该段中线与两端相邻线路中线能够正确衔接后，方可以此作为依据，进线能够正确衔接后，方可以此作为依据，进行引测进洞和洞内中线测设。行引测进洞和洞内中线测设。212.2.精密导线法精密导线法 导线最短边长不应小于导线最短边长不应小于300m，相邻边长的，相邻边长的比不应小于比不应小于1：3，并尽量采用长边，以减小，并尽量采用长边，以减小测角误差对导线横向误差的影响。测角误差对导线横向误差的影响。用导线方式建立隧道洞外平面控制时，导用导线方式建立隧道洞外平面控制时，导线点应沿两端洞口的连线布设。线点应沿两端洞口的连线布设。导线点的位置应根据隧道的长度和辅助坑导线点的位置应根据隧道的长度和辅助坑道的数量及分布情况，并结合地形条件和仪道的数量及分布情况，并结合地形条件和仪器测程选择。器测程选择。22 导线的水平角一般采用方向观测法。当水导线的水平角一般采用方向观测法。当水平角只有两个方向时，可按奇数和偶数测回平角只有两个方向时，可按奇数和偶数测回分别观测导线的左角和右角，这样可以检查分别观测导线的左角和右角，这样可以检查出测角仪器的带动误差，数据处理时可以较出测角仪器的带动误差，数据处理时可以较大程度地消除此项误差的影响。大程度地消除此项误差的影响。导线的内业计算一般采用严密平差法，对导线的内业计算一般采用严密平差法，对于四、五等导线也可采用近似平差计算于四、五等导线也可采用近似平差计算 23 隧道洞外导线应组成闭合环，一个控制网中隧道洞外导线应组成闭合环，一个控制网中导线环的个数应不少于导线环的个数应不少于 4 个个；每个环的边数约每个环的边数约为为 46 条条，应尽可能将两端洞口控制点纳入到，应尽可能将两端洞口控制点纳入到导线网中。导线网中。243.3.三角网法三角网法三角测量建立隧道洞外平面控制时，一般三角测量建立隧道洞外平面控制时，一般是布设成单三角锁的形式。是布设成单三角锁的形式。对于对于直线隧道直线隧道，一排三角点应尽量沿线路，一排三角点应尽量沿线路中线布设。条件许可时，可将线路中线做中线布设。条件许可时，可将线路中线做为三角锁的一条基本边，布设为直伸三角为三角锁的一条基本边，布设为直伸三角锁。以减小边长误差对横向贯通的影响。锁。以减小边长误差对横向贯通的影响。对于对于曲线隧道曲线隧道，应尽量沿着两洞口的连线，应尽量沿着两洞口的连线方向布设，以减弱边长误差对横向贯通的方向布设，以减弱边长误差对横向贯通的影响。影响。2526二、洞外高程控制测量二、洞外高程控制测量洞外高程控制测量的任务，是按照测量设计洞外高程控制测量的任务，是按照测量设计中规定的精度要求，以洞口附近一个线路定中规定的精度要求，以洞口附近一个线路定测点的高程为起算高程，测量并传算到隧道测点的高程为起算高程，测量并传算到隧道另一端洞口与另一个定测高程点闭合。另一端洞口与另一个定测高程点闭合。闭合的高程差应设断高，或推算到路基段调闭合的高程差应设断高，或推算到路基段调整。这样，既使整座隧道具有统一的高程系整。这样，既使整座隧道具有统一的高程系统，又使之与相邻线路正确衔接，从而保证统，又使之与相邻线路正确衔接，从而保证隧道按规定精度在高程方面正确贯通，保证隧道按规定精度在高程方面正确贯通，保证各项建筑物在高程方面按规定限界修建。各项建筑物在高程方面按规定限界修建。27洞外高程测量的等级划分 隧道高程控制测量一般采用水淮测量，对隧道高程控制测量一般采用水淮测量，对于四、五等高程控制测量也可采用光电测距于四、五等高程控制测量也可采用光电测距三角高程测量。三角高程测量。28高程控制测量误差对高程贯通精度的影响高程控制测量误差对高程贯通精度的影响 受洞外或洞内高程控制测量的误差影响，贯受洞外或洞内高程控制测量的误差影响，贯通面上所产生的高程中误差按下式估算：通面上所产生的高程中误差按下式估算：式中：式中：m为每千米水准测量高差中数的偶然中误差，为每千米水准测量高差中数的偶然中误差，以以mm计；计；L为洞外或洞内两开挖洞口间水准路线长度，为洞外或洞内两开挖洞口间水准路线长度，以以km计。计。2912-4 12-4 进洞关系计算和进洞测量进洞关系计算和进洞测量控制测量确认了隧道两端线路中线控制测量确认了隧道两端线路中线控制桩与洞外平面控制点的相对位控制桩与洞外平面控制点的相对位置关系。置关系。根据洞外控制测量成果，计算由洞根据洞外控制测量成果，计算由洞外控制点引测进洞测设数据，据此外控制点引测进洞测设数据，据此指导隧道的进洞及洞内开挖，称为指导隧道的进洞及洞内开挖，称为进洞关系计算进洞关系计算 。30进洞关系计算和进洞测量的主要任务进洞关系计算和进洞测量的主要任务 1.1.确定隧道中线与平面控制网确定隧道中线与平面控制网之间的关系；之间的关系；2.2.在洞内控制建立之前，指导中在洞内控制建立之前，指导中线进洞和洞内开挖。线进洞和洞内开挖。31隧道进洞测设的主要方法隧道进洞测设的主要方法极坐标法极坐标法将将隧隧道道的的中中线线控控制制桩桩纳纳入入洞洞外外平平面面控控制制网网，控控制制测测量量完完成成后后，即即可可求求得得它它们们的的精精确确坐坐标标。根根据据这这些些点点的的坐坐标标和和洞洞口口（或或洞洞内内）中中线线点点的的坐坐标标，反反算算出出极极坐坐标标法法的的放放样样数数据，进而现场测设。据，进而现场测设。ABCD323312-5 12-5 隧道洞内控制测量隧道洞内控制测量洞内控制测量起始于两端洞口处的洞外洞内控制测量起始于两端洞口处的洞外控制点，随着隧道的开挖而向前延伸。控制点，随着隧道的开挖而向前延伸。因此，只能敷设成支线形式，其形状完因此，只能敷设成支线形式，其形状完全取决于隧道的形状；全取决于隧道的形状；只能用重复观测的方法进行检核。只能用重复观测的方法进行检核。34一、洞内平面控制测量一、洞内平面控制测量洞内平面控制通常有两种形式，即洞内平面控制通常有两种形式，即中线形中线形式和导线形式式和导线形式。中线形式中线形式就是以定测精度或稍高于定测精就是以定测精度或稍高于定测精度，在洞内按中线测量的方法测设隧道中度，在洞内按中线测量的方法测设隧道中线。这种方法线。这种方法只适用于短隧道只适用于短隧道。洞内导线主要有以下几种形式：洞内导线主要有以下几种形式：1.单导线单导线352.导线环导线环3.主副导线环主副导线环364.交叉导线交叉导线5.旁点导线旁点导线37洞内导线应注意的问题洞内导线应注意的问题导线点应尽量布设在施工干扰小、通视良好、导线点应尽量布设在施工干扰小、通视良好、地层稳固的地方；地层稳固的地方；点间视线应离开洞内设施点间视线应离开洞内设施0.2 m 以上；以上；导线的边长在直线地段不宜短于导线的边长在直线地段不宜短于200m，在曲在曲线地段不宜短于线地段不宜短于70 m，并尽量选择长边和接并尽量选择长边和接近等边；近等边；导线点应埋于坑道底板面以下导线点应埋于坑道底板面以下1020cm，上上面盖铁板以保护桩面及标志中心不受损坏，面盖铁板以保护桩面及标志中心不受损坏，为便于寻找，应在边墙上用红油漆预以标注；为便于寻找，应在边墙上用红油漆预以标注；38采用双照准法测角，测回间要重新对中仪器采用双照准法测角，测回间要重新对中仪器和觇标，以减小对中误差和对点误差的影响；和觇标，以减小对中误差和对点误差的影响；由洞外引向洞内的测角工作，宜在夜晚或阴由洞外引向洞内的测角工作，宜在夜晚或阴天进行，以减小折光差的影响；天进行，以减小折光差的影响；洞内导线应重复观测，定期检查；洞内导线应重复观测，定期检查；39设立新点前必须检查与之相关的既有导线点，设立新点前必须检查与之相关的既有导线点，在对既有导线点确认的基础上测量新点在对既有导线点确认的基础上测量新点;应构成多边形闭合导线或主副导线环；应构成多边形闭合导线或主副导线环；当有平行导坑时，应利用横向通道，使平行当有平行导坑时，应利用横向通道，使平行导坑的单导线与正洞的导线联测，以资检核。导坑的单导线与正洞的导线联测，以资检核。40二、洞内高程控制测量二、洞内高程控制测量洞内高程控制测量的目的，是由洞口高程控制点向洞内高程控制测量的目的，是由洞口高程控制点向洞内传递高程，即测定洞内各高程控制点的高程，洞内传递高程，即测定洞内各高程控制点的高程，做为洞内施工高程放样的依据。做为洞内施工高程放样的依据。洞内应每隔洞内应每隔200500m设立一对高程控制点。高程设立一对高程控制点。高程控制点可选在导线点上，也可根据情况埋设在隧道控制点可选在导线点上，也可根据情况埋设在隧道的顶板、底板或边墙上。的顶板、底板或边墙上。当采用水准测量时，应进行往返观测；采用光电测当采用水准测量时，应进行往返观测；采用光电测距三角高程测量时，应进行对向观测距三角高程测量时，应进行对向观测;三等及以上的高程控制测量应采用水准测量，四、三等及以上的高程控制测量应采用水准测量，四、五等可采用水准测量或光电测距三角高程测量五等可采用水准测量或光电测距三角高程测量;高程导线宜构成闭合环。高程导线宜构成闭合环。41洞内高程控制测量采用水准测量时，除采洞内高程控制测量采用水准测量时，除采用常规的方法外，有时为避免施工干扰还用常规的方法外，有时为避免施工干扰还采用倒尺法传递高程。采用倒尺法传递高程。应用倒尺法传递高程时，规定倒尺的读数应用倒尺法传递高程时，规定倒尺的读数为负值，则高差的计算与常规水准测量方为负值，则高差的计算与常规水准测量方法相同：法相同：hAB=a-b 42计算检核：43